工程教育認證背景下建筑結(jié)構(gòu)試驗與檢測課程教學(xué)改革研究

周凱 袁洪強 謝向東

[摘 要]建筑結(jié)構(gòu)試驗與檢測課程是高校土木工程類專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，該課程主要目標(biāo)是介紹結(jié)構(gòu)試驗及檢測方面的理論知識，旨在培養(yǎng)學(xué)生的實際動手操作能力。針對目前課程教學(xué)存在的一些問題，結(jié)合工程教育認證標(biāo)準(zhǔn)及要求，從課程內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等不同方面提出改革措施，在學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)學(xué)生的自主思維意識與能力，實現(xiàn)教學(xué)全過程的跟蹤與反饋，提升學(xué)生利用所學(xué)知識解決工程問題的能力。

[關(guān)鍵詞]工程教育認證；建筑結(jié)構(gòu)試驗與檢測；改革措施

工程教育認證是指由專業(yè)機構(gòu)（中國工程教育專業(yè)認證協(xié)會）領(lǐng)導(dǎo)開展的針對高等教育機構(gòu)工程類專業(yè)的認證工作。隨著高等教育不斷發(fā)展和完善，工程教育認證受到越來越多高校的重視，目前土木工程專業(yè)通過工程教育認證的學(xué)校包括清華大學(xué)、同濟大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、東南大學(xué)等。在高等教育不斷改革和發(fā)展的新形勢下，工程教育認證對保障土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)過程、提升土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量具有非常重要的意義[1]。

工程教育認證明確了高等教育中立德樹人相關(guān)要求，分別從學(xué)生、培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、持續(xù)改革、課程體系、師資隊伍、支持條件這些方面對高等教育提出了明確的要求[2]，指出在高等教育中應(yīng)以學(xué)生為中心，以畢業(yè)要求為主要評價依據(jù)[3]，要求在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中具有完善的學(xué)習(xí)、就業(yè)等方面指導(dǎo)的相關(guān)措施，并且能夠?qū)W(xué)生在學(xué)習(xí)方面的表現(xiàn)進行全過程跟蹤與評價[4]，保證在學(xué)生畢業(yè)時能夠達到畢業(yè)要求，確保能夠培養(yǎng)出社會需要的大學(xué)畢業(yè)生[5]。

畢業(yè)要求達成情況的評價分為定量評價和定性評價，兩者相互獨立，定量評價是建立在課程目標(biāo)達成情況評價基礎(chǔ)之上。針對每個畢業(yè)要求觀測點，以相關(guān)課程目標(biāo)達成值乘以課程對應(yīng)權(quán)重系數(shù)，然后對所有課程進行求和得到。因此，課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求覆蓋情況具有非常重要的作用。在工程教育認證背景下，筆者以所在的長江大學(xué)為例，對建筑結(jié)構(gòu)試驗與檢測課程進行了教學(xué)改革研究。

一、建筑結(jié)構(gòu)試驗與檢測課程概述

建筑結(jié)構(gòu)試驗與檢測課程是土木工程專業(yè)建筑工程方向的一門專業(yè)必修課，包括理論和實驗操作兩部分。課程主要理論內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)試驗設(shè)計、結(jié)構(gòu)試驗加載與量測技術(shù)、結(jié)構(gòu)靜力試驗、結(jié)構(gòu)動力試驗、結(jié)構(gòu)抗震試驗、結(jié)構(gòu)模型試驗、結(jié)構(gòu)可靠性檢測與鑒定等。通過課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)一般試驗與檢測方法的基本原理和測量技術(shù)進行一定程度的理解與掌握，并且能夠鍛煉實際動手能力，為以后從事相關(guān)方面的工作和研究打下良好的基礎(chǔ)。

依據(jù)工程教育認證標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生畢業(yè)要求應(yīng)能夠覆蓋工程知識、問題分析、設(shè)計/開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個人和團隊、溝通、項目管理、終身學(xué)習(xí)這12個方面[6]，筆者所在的土木工程專業(yè)將這12項畢業(yè)要求進行拆分細化，形成了29條畢業(yè)要求觀測點，每條畢業(yè)要求觀測點都有對應(yīng)課程作為支撐。建筑結(jié)構(gòu)試驗與檢測課程支撐的畢業(yè)要求觀測點包括：

（一）創(chuàng)新能力

具有創(chuàng)新思維，能夠有效解決土木工程專業(yè)實施過程中遇到的復(fù)雜工程問題。

（二）實驗設(shè)計實施能力

能夠基于科學(xué)原理、采用科學(xué)方法設(shè)計實驗方案，并正確操作實驗裝置，完成實驗實施。

（三）實驗綜合分析能力

能夠?qū)嶒灁?shù)據(jù)進行收集、處理、分析與解釋，通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論，并應(yīng)用于工程實踐。

從課程支撐的畢業(yè)要求觀測點來看，建筑結(jié)構(gòu)試驗與檢測要求學(xué)生具備一定的創(chuàng)新能力，能夠用所學(xué)知識解決復(fù)雜工程問題，同時要求學(xué)生具備較強的實驗?zāi)芰?，能夠設(shè)計實驗方案，并能對實驗結(jié)果進行有效分析。在制訂課程目標(biāo)時，需要考慮對所支撐畢業(yè)要求的覆蓋情況，課程目標(biāo)主要包括2條，具體如下：

課程目標(biāo)1：了解結(jié)構(gòu)試驗與檢測的目的、任務(wù)，掌握結(jié)構(gòu)試驗設(shè)計的一般步驟，熟悉各種測量技術(shù)的基本原理，能夠?qū)嶋H工程問題進行理論建模分析，并與結(jié)構(gòu)試驗相結(jié)合，具備自主思維意識與創(chuàng)新思維能力。

課程目標(biāo)2：掌握科學(xué)的試驗設(shè)計方法以及結(jié)構(gòu)試驗數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計、分析以及計算的一般方法，能夠合理設(shè)計試驗，正確操作試驗裝置，完成試驗報告，并采用合理的方法正確有效分析試驗數(shù)據(jù)。

課程目標(biāo)1能夠支撐創(chuàng)新能力方面的畢業(yè)要求，課程目標(biāo)2用以支撐實驗設(shè)計實施能力、實驗綜合分析能力方面的畢業(yè)要求。

二、建筑結(jié)構(gòu)試驗與檢測課程教學(xué)現(xiàn)狀

針對建筑結(jié)構(gòu)試驗與檢測課程，從課程內(nèi)容、教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)與課程考核等方面對課程教學(xué)現(xiàn)狀進行分析。

（一）課程內(nèi)容比較枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高

作為一門專業(yè)課，建筑結(jié)構(gòu)試驗與檢測課程內(nèi)容綜合性較強，涉及的先修課程較多，如材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、土木工程材料、混凝土結(jié)構(gòu)基本原理等。但是現(xiàn)行課程的內(nèi)容深度不夠，知識點相對表面化，學(xué)習(xí)起來比較枯燥，并且知識點比較零散，難以形成體系，在教學(xué)過程中難以把握側(cè)重點，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在知識點碎片化現(xiàn)象。

此外，建筑結(jié)構(gòu)試驗與檢測課程是一門實踐性比較強的課程，就本科生而言，學(xué)生實際操作經(jīng)驗相對缺乏，對課程內(nèi)容比較陌生。例如，在介紹電阻應(yīng)變片時，很多學(xué)生沒有實際接觸過，對應(yīng)變片的特點難以理解。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)時，很多知識停留在概念階段，難以真正理解和掌握，導(dǎo)致學(xué)習(xí)參與感不強，學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)生的自主思維意識難以得到培養(yǎng)和提升，難以保證對畢業(yè)要求觀測點的支撐。

（二）教學(xué)方法比較單一，難以掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況

傳統(tǒng)教學(xué)方法形式比較單一，多采用灌輸式教學(xué)方法，即教學(xué)中以教師講授為主，學(xué)生被動接受知識。雖然信息化教學(xué)手段能夠?qū)@種教學(xué)現(xiàn)狀有所改善，但這種教學(xué)方法難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，容易出現(xiàn)在課堂上學(xué)生注意力不集中的現(xiàn)象。并且受到課程課時的限制，教師課堂授課時間有限，授課過程中難以和學(xué)生充分溝通交流和互動，難以及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)和理解情況。

（三）考核方式不夠完善，難以跟蹤學(xué)生平時學(xué)習(xí)

傳統(tǒng)的考核方式側(cè)重于課程考試、課堂出勤和實驗報告，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不注重知識點的復(fù)習(xí)和串聯(lián)，部分學(xué)生的目標(biāo)是通過課程考試及取得高分，并不關(guān)心實際掌握多少知識，因此存在考試之前臨時抱佛腳的情況，雖然學(xué)生能夠通過這門考試，但實際上沒有真正掌握課程內(nèi)容，導(dǎo)致學(xué)完就忘，難以用所學(xué)專業(yè)知識解決實際工程問題。

（四）實驗教學(xué)偏向形式化，學(xué)生實際動手能力不強

從課程本身來說，建筑結(jié)構(gòu)試驗與檢測課程是一門理論教學(xué)和實驗教學(xué)并重的課程，然而在實際教學(xué)過程中更加關(guān)注理論教學(xué)，實驗教學(xué)往往會在理論教學(xué)之后進行，并且實驗教學(xué)過程中并未讓學(xué)生真正參與到實驗操作中，一般都是教師演示學(xué)生重復(fù)的模式，學(xué)生只是機械性地將實驗重復(fù)操作了一遍，實際動手能力并沒有得到鍛煉和提高。

三、結(jié)合工程教育認證背景的教學(xué)改革措施

在工程教育認證背景下，結(jié)合《建筑結(jié)構(gòu)試驗與檢測》課程支撐的畢業(yè)要求，對課程教學(xué)不同方面分別進行改革。

（一）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，突出課程框架

在教學(xué)過程中，結(jié)合課程目標(biāo)，突出重要的內(nèi)容，簡化不重要的部分，重點是建立知識框架。授課時應(yīng)重點對建筑結(jié)構(gòu)試驗和檢測的一般程序進行介紹，內(nèi)容包含主要環(huán)節(jié)及每一環(huán)節(jié)的作用和必要性，從整體上建立起結(jié)構(gòu)試驗與檢測的框架。例如，在講解建筑結(jié)構(gòu)試驗時，將試驗環(huán)節(jié)分為結(jié)構(gòu)試驗?zāi)康?、結(jié)構(gòu)試驗設(shè)計、結(jié)構(gòu)試驗準(zhǔn)備、結(jié)構(gòu)試驗實施、結(jié)構(gòu)試驗分析等環(huán)節(jié)，重點介紹每一環(huán)節(jié)在結(jié)構(gòu)試驗中的作用，強調(diào)不同環(huán)節(jié)之間的邏輯關(guān)系，簡化次要環(huán)節(jié)中具體內(nèi)容的介紹，使學(xué)生在學(xué)習(xí)時對結(jié)構(gòu)試驗建立更加清晰的概念。

除了課本知識以外，在教學(xué)過程中應(yīng)適當(dāng)增加部分前沿性的知識，滿足工程教育認證提出的培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。比如，在講解結(jié)構(gòu)試驗量測技術(shù)內(nèi)容時，除了對電阻應(yīng)變式傳感器進行介紹之外，還應(yīng)介紹目前在土木工程領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的壓電式傳感器及有巨大應(yīng)用潛力的光纖傳感器，不但可以使學(xué)生接觸前沿知識，還有助于學(xué)生對不同傳感器原理的理解。

（二）采用多樣化的教學(xué)方式，提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

由于建筑結(jié)構(gòu)試驗與檢測課程與工程實際聯(lián)系緊密，僅采用講授的方法顯得課程內(nèi)容相對枯燥，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)。因此，在課堂授課中，采用多樣化的教學(xué)方式，如動畫演示、視頻演示、實物演示等，能夠更直觀展示教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在結(jié)構(gòu)試驗量測技術(shù)環(huán)節(jié)，介紹傳感器時，以動畫的方式展示傳感器的信號采集方式，解釋傳感器的工作原理。同時，由于學(xué)生對實際的傳感器比較陌生，可用實物展示的方式，讓學(xué)生能夠直接接觸到不同類型的傳感器，對課堂介紹的傳感器的特點有更加清晰的理解。

除此之外，在課堂教學(xué)過程中可以采用啟發(fā)互動的教學(xué)方式，增加學(xué)生的互動交流，讓學(xué)生在課堂上有更強的參與感，有助于教師及時掌握學(xué)生對于知識點的理解程度，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維意識以及解決實際工程問題的能力。同時，鼓勵學(xué)生參加科學(xué)研究，在授課時，引入科學(xué)問題，鼓勵學(xué)生查閱相關(guān)文獻對問題進行解答，以興趣驅(qū)動學(xué)生的學(xué)習(xí)，使學(xué)生有更強的學(xué)習(xí)參與感與成就感，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力。

（三）建立多元化考核方式，加強對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的跟蹤與評價

依據(jù)工程教育認證的要求，在教學(xué)中應(yīng)對學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)進行跟蹤與評價。在傳統(tǒng)的考核方式（閉卷考試、實驗操作、實驗報告、課堂考勤）上將學(xué)習(xí)過程的表現(xiàn)納入到考核中，采用在課堂上設(shè)置關(guān)于本節(jié)課所講知識的題目的方式，考察學(xué)生課堂上聽課的情況，并將結(jié)果納入到平時成績中?？紤]到學(xué)生在聽課過程中無法及時深入掌握課程內(nèi)容，因此課堂上設(shè)置的題目應(yīng)相對簡單，如設(shè)置一些相關(guān)概念介紹的選擇和填空題，主要為考察學(xué)生是否在課堂上認真聽課。

在教學(xué)過程中，設(shè)置一些開放性題目作為課后作業(yè)，考查學(xué)生對課程知識的理解程度和課后復(fù)習(xí)的情況，并將結(jié)果作為平時成績的一部分。開放性題目的設(shè)置應(yīng)針對重點授課內(nèi)容，要盡可能接近工程實際。例如，在結(jié)構(gòu)試驗分析環(huán)節(jié)，給定一個工程實際信號的原始數(shù)據(jù)，讓學(xué)生用所介紹的信號處理及分析方法對信號進行處理，并對處理結(jié)果進行分析，重點考察學(xué)生用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

（四）合理設(shè)置實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力

在實驗教學(xué)中，從以往的以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生為中心，即在教學(xué)過程中，教師不再對具體實驗操作步驟進行詳細演示，只對實驗?zāi)康?、實驗要求等進行簡單介紹，并將學(xué)生分成小組，由每組學(xué)生進行實驗設(shè)計、實驗實施、實驗報告撰寫等。通過這種教學(xué)方法，能夠讓學(xué)生對不同實驗環(huán)節(jié)有更加深入的了解，培養(yǎng)學(xué)生自主思考、團隊協(xié)作和實際操作等方面的技能，滿足工程教育認證提出的培養(yǎng)出社會所需要的大學(xué)畢業(yè)生要求。

此外，在實驗課程時間安排上也應(yīng)進行相應(yīng)改革，從以往實驗課程在理論課程之后的模式改為實驗課與理論課交替進行的模式。例如，將電阻應(yīng)變片粘貼實驗和靜應(yīng)變測量及橋路連接實驗設(shè)置在結(jié)構(gòu)試驗的量測技術(shù)內(nèi)容之后，在理論課課堂上講解應(yīng)變片測量原理和應(yīng)變橋路連接方式，在實驗課上進行操作，能夠有效鍛煉學(xué)生實際動手能力，有助于鞏固學(xué)生的理論知識。

結(jié)束語

通過對建筑結(jié)構(gòu)試驗與檢測課程教學(xué)現(xiàn)狀進行分析，找出教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面存在的不足之處，結(jié)合工程教育認證標(biāo)準(zhǔn)及要求，分別從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、調(diào)整教學(xué)方式、改善考核方法、改革實驗教學(xué)環(huán)節(jié)等不同方面對課程教學(xué)進行改革。這有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提升學(xué)生在教學(xué)全過程的參與度，使學(xué)生對課程主要內(nèi)容有實質(zhì)性的理解和掌握，并應(yīng)用到解決實際工程問題中。

參考文獻

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作者簡介：周凱（1990— ），男，漢族，湖北棗陽人，長江大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院，講師，博士。

研究方向：土木工程方面的教學(xué)和科研工作。

袁洪強（1988— ），男，漢族，湖北荊州人，長江大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院，講師，博士。

研究方向：土木工程、防災(zāi)減災(zāi)方面的教學(xué)與科研工作。

謝向東（1975— ），男，漢族，湖北襄陽人，長江大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院，副教授，博士。

研究方向：土木工程方面教學(xué)和科研工作。

基金項目：2020年湖北省高等學(xué)校省級教學(xué)研究項目“‘新工科視角下土木工程專業(yè)課程體系與教學(xué)內(nèi)容改革的研究與實踐”（項目編號：2020402）。